废旧塑料高温炼塑料油工艺:高温裂解
(面向 3–50 t/d 产业化装置)
一、工艺流程(连续式/间歇式通用)
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预处理
• 分拣:去除 PVC(含氯)、PET(含氧)及金属、砂石;PVC>3 % 时需增加脱氯段。
• 破碎:≤50 mm 片状,利于传热和快速熔融。
• 干燥:含水率<5 %,80–110 ℃热风或余热烘干。
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进料与密封
• 连续式:液压无轴螺旋强制进料 + 两级气锁阀,保证炉内微负压(–100 Pa)。
• 间歇式:人工投料后快开炉门 + 石墨盘根密封。
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热裂解
• 升温 350–450 ℃:PE、PP 软化熔融 → 初级裂解。
• 恒温 450–520 ℃:C-C 键断裂,生成 C₅–C₂₃ 烃类(柴油馏分),此段停留 30–60 min。
• 终温 520–550 ℃:重质油二次裂化,提高轻质油收率;>550 ℃ 烯烃聚合结焦加剧。
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产物分离
• 油气 → 一级重质油冷凝器(80–120 ℃)→ 二级轻质油冷凝器(30–50 ℃)→ 储罐。
• 不凝气(C₁–C₄)→ 水封罐 → 阻火器 → 回炉燃烧,可替代 30–50 % 外供燃料。
• 固体:炭黑 + 无机填料,经水冷螺旋排出,含水率 <3 %。
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精制(可选)
• 催化改质塔:ZSM-5 或 Y 型分子筛,280–320 ℃,降低烯烃、提高十六烷值 5–8 个单位。
• 白土吸附脱色:3 % 活性白土,90 ℃,搅拌 30 min。
二、温度制度(按塑料种类)
塑料
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最佳裂解温度 (℃)
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液体收率 (%)
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备注
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PE
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450–480
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80–90
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蜡质低,柴油比例高
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PP
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460–500
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75–85
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含少量丙烯单体
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PS
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480–520
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70–80
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苯乙烯单体占 50 % 以上
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混合塑料
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470–510
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70–75
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需先脱氯、脱氧
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三、典型设备构成
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主反应器
• 卧式回转窑:φ2.2 m×8 m(间歇 10 t/炉)或 φ2.8 m×12 m(连续 30 t/d)。
• 材质:Q345R + 310S 不锈钢内衬,耐高温 850 ℃,抗剥离。
• 驱动:变频电机 15 kW + 齿轮圈,转速 0.3–1.5 rpm 可调。
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供热系统
• 燃烧室:两台 250 万 kcal/h 低氮燃烧器,燃料可用天然气、柴油或自产裂解油。
• 热烟气 800–1000 ℃ 经夹套间接加热,回转窑外壁温度 <450 ℃,防止局部过热结焦。
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冷凝系统
• 列管冷凝器 + 喷雾冷凝塔:冷却水循环量 60 m³/h,进水 32 ℃,回水 45 ℃。
• 三级冷却设计,确保油分回收率 ≥95 %。
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进/出料系统
• 连续式:液压推料机 + 双级星形气锁阀,实现 24 h 无人值守。
• 出渣:水冷螺旋输送机,出口温度 <60 ℃,避免扬尘。
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仪表与自控
• 炉膛、烟气、油气三路热电偶监测;±10 ℃ 闭环控温。
• PLC + 触摸屏,一键启停,异常自动报警并切断燃料。
四、尾气(烟气)处理系统
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烟气净化路线
• 初级:重力沉降 + 旋风除尘(>10 μm 颗粒)。
• 二级:喷淋洗涤塔(NaOH 5 %)脱除 SO₂、HCl,pH 在线监控 9–10。
• 三级:湿式静电除尘器,颗粒排放 ≤30 mg/Nm³,林格曼黑度 ≤1 级。
• 四级:活性炭吸附塔,去除 VOCs、二噁英,确保非甲烷总烃 ≤80 mg/Nm³。
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不凝气安全利用
• 回炉前经水封 + 阻火器,防止回火。
• 富余不凝气可接入储气柜,用于厂内蒸汽锅炉。
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噪声与异味
• 风机加隔音罩,厂界噪声 ≤65 dB(A)。
• 冷凝器、洗涤塔密闭运行,厂界臭气浓度 ≤20(无量纲)。
五、主要技术经济指标(以 30 t/d 连续式为例)
项目
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数值
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备注
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投资
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280–320 万元
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含土建、安装
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年处理量
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9000 t
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300 d 运行
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柴油收率
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75 %
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6750 t/年
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炭黑收率
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15 %
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1350 t/年
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不凝气
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8 %
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720 t/年,全部回用
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单位能耗
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80 kWh + 10 Nm³天然气/t
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含电、燃料
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单位水耗
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0.6 m³/t
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循环水
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排放指标
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SO₂≤35 mg/Nm³,NOx≤100 mg/Nm³
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满足国标
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“先低温脱水脱氯 → 450–520 ℃回转窑裂解 → 三级冷凝收油 → 尾气碱洗+湿电+活性炭”,是目前最成熟、投资强度适中的废塑料炼塑料油产业化路线,单套 30 t/d 装置 1 年即可收回全部投资,但必须取得危废经营许可(HW08 或 HW49),并同步建设完备的尾气净化系统。